物质检验实验方案的设计.ppt

化学实验方案设计-第三节物质检验实验方案的设计,设计、制作：鱼一哲,一、物质检验概述,1、什么是物质的检验？,物质的检验是根据物质的特殊性质和特征反应，选择恰当的试剂和方法，采取合理的步骤，准确的观察反应中的明显现象，如颜色的变化、物质的溶解、沉淀，气体的生成、气体的气味、火焰的焰色等，进行综合判断和严密推理而得出正确的结论。,物质的检验在中学阶段通常有鉴定、鉴别和推断三类。共同点：均需根据物质的特征反应，选择恰当的试剂和方法，准确观察反应中颜色的改变、沉淀的生成和溶解、气体的生成及气味、焰色等现象加以判定必要时写离子方程式或化学方程式。不同点：鉴定通常是指对于一种物质的定性检验，鉴定是根据物质的化学特性，分别检出物质的组成元素或离子。鉴别通常是指对两种或两种以上的物质进行定性辨认，可根据一种物质的特性区别于另一种；也可根据几种物质气味、溶解性、溶解时热效应等一般性质的不同加以区别。推断是通过已知实验事实，根据性质分析推理出被检验物质的组成或名称。,2、物质检验的三种类型,3、物质检验的基本要求反应要有明显的外部特征：反应应有溶液颜色的改变、沉淀的生成或溶解，气体的产生等。注意反应进行的条件；避免或排除干扰物质的影响：需检验的物质中已经有干扰的物质存在，则需选择试剂，对干扰物质进行排除；须分次加入不同鉴别试剂才能检验时，加入的前一试剂可能会引入干扰物质；,4、物质检验的常用方法,（1）根据被检验物质物理性质的差异，物理方法有：观察法；嗅试法；水溶法；加热法；焰色反应法；丁达尔现象法等。,（2）根据被检验物质的化学性质，化学方法有：加热法；显色法；试剂法；分组法等。,5、物质检验的一般步骤,一般步骤：1、对试样进行外观观察：色、态、气味2、准备溶液：固体则少量溶解液体取少量直接检验3、进行检验：看各成分离子间是否有干扰，如果有干扰离子则先检验干扰离子，后排除,1、常见阳离子的检验：Na+、K+、Ba2+、Mg2+、Al3+、H+、NH4+、Fe3+、Fe2+、Cu2+；2、常见阴离子的检验：Cl-、Br-、I-、SO42-、CO32-、SO32-、AlO2-、SiO32-；3、常见气体的检验：H2、CO、CH4、O2、Cl2、HCl、CO2、NH3、C2H2、C2H4、NO、NO2；,二、常见物质的检验,4、重要有机物的检验常用试剂：酸性KMnO4溶液、溴水、银氨溶液、新制Cu（OH）2悬浊液、FeCl3溶液等,实例体验1：教材P85示例3,实例体验2：设计一实验证明A12(SO4)2与Na2C03两溶液混合，所得的沉淀是Al(OH)3，而不是A12(CO3)2。,解析要证明一物质是不是碳酸盐，应让其与稀HCl反应，能不能产生无色无味气体。具体的操作如下：取少量饱和Al2(SO4)3溶液于烧杯中，加入少量饱和Na2CO3溶液，搅拌，过滤，洗涤沉淀23次(因为沉淀中会含有Na2CO3,溶液，影响实验结果)，取少量沉淀于试管中，滴入稀HCl，仔细观察有无气泡生成。,三、未知物的检验,未知物的检验就是利用物质（或离子）的检验方法（特征反应），根据实验现象检验未知物是（或含有）什么，或可能是（或可能含有）什么。未知物检验常见类型：1、阳离子检验2、阴离子检验3、阴阳离子混合的检验,例1在某溶液中，可能含有下列离子：Ba2+、Fe3+、Ag+、Al3+，请设计实验检验溶液中存在或可能存在的离子。,分析：从颜色分析有Fe3+，又Ag+干扰其他离子的检验，先检验Ag+，再除去Ag+排除干扰，又Ba2+、Al3+互不干扰，取上层清液加Na2SO4溶液检验Ba2+，加NaOH至过量取上层清液滴加盐酸检验Al3+。,例2某未知溶液中可能含有下列离子：SO42-、CO32-、Cl-、SiO32-，请设计实验检验。,分析：检验SO42-、Cl-均受到CO32-的干扰，所以先检验CO32-、SiO32-再除去，又SO42-干扰Cl-的检验。先检验SO42-最后检验Cl-。,具体步骤：取少量溶液加过量稀硝酸如果有气体生成的说明有CO32-，有白色沉淀生成的说明有SiO32-，反之没有。取反应后溶液加足量的硝酸钡，如果有白色沉淀现象说明有SO42-，再取以上反应后溶液加AgNO3，有白色沉淀现象说明有Cl-。,例3：在某澄清、透明的浅黄色溶液中，可能含有下列离子：K+、NH4+、Fe3+、Ba2+、Al3+、SO42-、HCO3-、Cl-，试设计实验，检验溶液中存在或可能存在的离子。,分析：初步判断有Fe3+，无HCO3-，又Ba2+、SO42-是不能共存的，再分别取少量原溶液进行检验有无NH4+、K+、Al3+、Ba2+、SO42-、Cl-。,实验设计：1、先用焰色反应检验K+的存在；2、加硝酸钡溶液检验SO42-的存在，有SO42-则溶液中无Ba2+，如果无SO42-，则需取原溶液加稀硫酸检验Ba2+；3、检验Cl-的存在要先除去SO42-再加硝酸银溶液检验；4、用氢氧化钠溶液检验Al3+的存在；5、用浓碱加热检验NH4+的存在。,1、未知物检验的一般步骤：利用离子或物质的特征反应，检验步骤与离子检验的步骤基本相似。,小结,2、未知物检验注意事项：（1）离子间的共存问题；（2）离子间的干扰问题；（3）所加试剂在何种情况下必须是过量的；（4）语言叙述要准确。,外观观察,准备溶液,进行检验,可能含有的离子进行分析,四、物质的鉴别,不用任何试剂鉴别多种物质一般有三种基本形式:顺序型通过观察、加热、焰色反应或两两混合等方法先确定其中的某种物质，再用这种物质作为新试剂来鉴别组内物质。一次型用某种方法鉴别出一种物质后，这种物质与组内其它物质反应分别呈现不同的现象，从而一次性地鉴别出组内各物质。分组型依据某种原理将待鉴别的物质分成几组，在分别加以分析鉴别。,1、基本类型,实例分析,只用一种试剂鉴别多种物质常用的试剂有溴水、氯化铁溶液、纯碱溶液、新制氢氧化铜悬浊液等。先分析被鉴别的物质的水溶性、密度、酸碱性，确定能否选用水或指示剂进行鉴别例如:用一种试剂鉴别：NH4Cl、NaCl、Na2CO3,在鉴别多种酸、碱、盐溶液时，可依据“相反原理”确定试剂进行鉴别。即鉴别的溶液多数为酸性时，可选用碱性或水解呈碱性的盐的溶液做试剂；若被鉴别的物质多呈碱性时，可选用酸或水解呈酸性的盐的溶液作试剂。例如：硫酸钠、硫酸铵、硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等；硫代硫酸钠、硫化钠、亚硫酸钠、碳酸钠、偏铝酸钠、氯化钠等,例:怎样鉴别乙酸、乙醛和乙醇三种有机物？,任选试剂鉴别多种物质,所选试剂与被检物质反应要有高的专一性、选择性反应要快、要完全反应要有明显的现象或特征实验步骤尽量少,例如：现有KCl、Na2CO3、AlCl3、（NH4）2SO4四种无色溶液，请选择恰当试剂加以区分。若只能选一种试剂一次性区分开来,该试剂为.,2、鉴别物质的操作中注意事项*鉴别多种物质时要编号；*鉴别时，不能在原试剂瓶中直接加入试剂进行检验。每次取少量，液体每次取12毫升，一般固体取少许或配成溶液后使用；*气体用导气管导出。3、鉴别题解答时文字表达要求不许原瓶操作：鉴别的目的是为了以后的使用，若用原瓶操作，污染了原瓶中试剂，要有“各取少许”字样。不许“指名道姓”：结论的得出来自实验现象，在加入试剂之前，该物质是未知的，应该叙述“若(现象)，则证明有”，叙述时不可出现“取某某物质加入某某试剂”的字样。一般简答顺序为：各取少许溶解加入试剂描述现象得出结论原理（方程式）,五、设计物质检验方案的一般原则1充分利用离子的特征反应。例如，鉴别NH4NO3、K2SO4、(NH4)2SO4、KNO3四种白色固体，其中NH4+检验的特征反应是利用NH4+和OH-反应，Cl-检验的特征反应是利用Cl-和Ag+的特征反应，SO42-检验的特征反应是利用SO42-和Ba2+的特征反应。根据上面分析，可以选用Ba(OH)2溶液作为检验这四种盐的试剂。,2确定检验操作顺序要“先简后繁”。例如，鉴别NH3、C12、N2，CO2、NO2、O2等六种气体。一观颜色，将C12(黄绿色)、NO2(红棕色)先检出；二用湿润的红色石蕊试纸将NH3检出；三用点燃将能使带火星的火柴棒复燃的O2检出；四用试剂，把剩余两瓶气体通入澄清石灰水中，振荡，其中可使澄清石灰水变浑浊的是CO2，余下的是N2。,3按“先活后惰”的原则确定物质检出的顺序。例如，将己烯、己烷、苯、甲苯四种无色溶液进行一一区别。其中己烯最活泼，甲苯次之，己烷最不活泼，所以在鉴别时，应先将最活泼的己烯用溴水将其检出，其次用KMnO4(H+)溶液将甲苯检出，最后用硝化反应将苯检出，最后剩下的就是不活泼的己烷,物质检验典例回顾,1、有五种无色溶液：NaCl、K2S、NaAlO2、NaHCO3、BaCl2。要求只用一种试剂一次将它们区别开来，这试剂可以是下列的（）A稀盐酸B稀硫酸C氯化钡溶液D硝酸银溶液,B,2、用一种试剂即可鉴别NaCl、MgCl2、FeCl2、AlCl3、FeCl3、CuCl2、（NH4）2SO47种溶液，该试剂是（）ANaOH溶液B氨水CBa(OH)2溶液DAgNO3溶液,AC,3、只用水就能鉴别的一组物质是（）A苯、乙酸、四氯化碳B乙醇、乙醛、乙酸C乙醛、乙二醇、硝基苯D苯酚、乙醇、甘油E、NaOH、NH4NO3、Na2CO3固体F、CuSO4、CaCO3、Na2CO3粉末,A、E、F,4、常温下，下列各组物质不能用一种试剂通过化学反应区别的是（）AMnO2、CuO、FeOB(NH4)2SO4、K2SO4、NH4ClCAgNO3、KNO3、Na2CO3DNa2CO3、NaHCO3、K2CO3,D,5、一瓶无色气体可能由CO2、HCl、NH3、NO2、NO、H2中的一种或几种组成，将此气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶，发现气体体积减少了一部分。继续通过装有Na2O2固体的干燥管，发现从干燥管中出来的气体呈红棕色。再将该气体通入盛满水且倒立于水槽中的试管中，最后发现试管里仍充满液体，请回答：（1）原气体中一定含有：，一定不含有。（2）由最终结果可知原气体中和气体的体积比为：,6、在某澄清、透明的溶液中，可能含有下列离子：K+、NH4+、Fe3+、Ba2+、Al3+、SO42-、HCO3-、Cl-中的几种。（1）取少量原溶液，滴加足量用盐酸酸酸化的Ba(NO3)2溶液，出现白色沉淀，过滤。（2）取（1）的滤液，滴加用硝酸酸化的AgNO3溶液，出现白色沉淀。（3）取少量原溶液，滴加NaOH溶液至过量，整个过程无气体产生，只有红褐色沉淀。则原溶液中肯定存在的离子;肯定不存在的离子;可能存在的离子.,7、有一瓶无色气体，可能含有H2S、CO2、HBr、HCl、SO2气体中的一种或几种，将其通入稀氯水中得到无色溶液，向此溶液中加入溶液，产生白色沉淀，则原气体中不能确定是否有的气体是：（）A、SO2和HClB